數(shù)字QAM基帶解調(diào)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)字OAM(Quadrature Amplitude Modulation)調(diào)制技術(shù)因其頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視等廣播通信領(lǐng)域。在QAM傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字解調(diào)器所采用的解調(diào)算法與VLSI(Very Large Scale Integration)實(shí)現(xiàn)是保證高速、穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。因此，本文主要研究的是OAM數(shù)字解調(diào)算法和VLSI結(jié)構(gòu)優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)解調(diào)算法的改進(jìn)，最大限度地消除信道對(duì)信號(hào)的干擾，提高OAM解

2、調(diào)器的性能和穩(wěn)定性。算法到芯片實(shí)現(xiàn)過程中，在確保解調(diào)性能的同時(shí)，通過優(yōu)化VLSI實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，降低電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。 首先，本文建立了QAM傳輸系統(tǒng)的MATLAB算法模型。分析研究了影響QAM解調(diào)器性能的主要因素。然后，針對(duì)采樣和頻率偏差大、且信道失真嚴(yán)重時(shí)的QAM解調(diào)器工作穩(wěn)定性問題，對(duì)QAM解調(diào)器的組成模塊和控制策略進(jìn)行算法層面的設(shè)計(jì)和改進(jìn)：1)采用最佳平方逼近算法擬合數(shù)字頻率合成器的正余弦三階多項(xiàng)式，其SFDR小于-75dBc

3、；2)利用均衡器輸出誤差補(bǔ)償信號(hào)增益，采用這種方法設(shè)計(jì)的后置AGC電路不僅不需要傳統(tǒng)的增益檢測(cè)模塊，而且增益補(bǔ)償捕捉速度比傳統(tǒng)AGC快一倍以上；3)改進(jìn)了基于符號(hào)率的M&M碼元誤差檢測(cè)算法，擴(kuò)大了碼元同步環(huán)路的采樣定時(shí)偏差捕捉范圍；4)通過在載波恢復(fù)環(huán)路中的積分環(huán)路上增加一路寄存器實(shí)現(xiàn)掃頻功能，解決了因均衡器延遲和頻偏過大對(duì)QAM解調(diào)器性能的影響：5)用分階段控制策略有效地解決了碼元同步與載波偏移之間，均衡與碼元同步環(huán)路之間以及均衡和載

4、波恢復(fù)環(huán)路之間的影響。最后，設(shè)計(jì)了QAM解調(diào)器芯片，并對(duì)關(guān)鍵模塊的VLSI結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。采用NUS算法量化了數(shù)字濾波器的系數(shù)，使其具有良好的頻率空間特性。通過復(fù)用、折疊等技術(shù)，在確保解調(diào)器的性能的前提下，降低了電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。芯片采用0.25μm CMOS工藝設(shè)計(jì)，面積為4.2×4.2mm<'2>。 本文芯片已通過Charted流片驗(yàn)證。芯片測(cè)試結(jié)果表明，QAM解調(diào)器的動(dòng)態(tài)增益范圍為-75～+7dBm，載波捕捉范圍±15％F